CN2503470Y - 海水声速仪 - Google Patents

Abstract

一种利用定程共振干涉法的新型海水声速仪,在石英晶体压电换能器与反射玻璃镜构成的声学谐振腔内产生超声驻波,被测海水声速由v=2dΔf得出,公式中,v－声速,Δf－扫频电压相邻吸收峰之间谐振频率间隔,d－谐振腔内声传播单程距离。该海水声速仪体积小、重量轻、测量快捷,适用于各种水体,可以安装于水下载体上随时进行测量,也可以定点系留进行某区域长时间连续测量。

Description

海水声速仪

                           技术领域

本实用新型是一种测量海水中声传播速度的仪器，属于测量仪器技术领域。

                           背景技术

海水中声传播速度的测量在海洋开发、海洋科学研究等方面都具有重要意义。实验室中声速测量有多种方法，如脉冲法、临界角法、相位比较法和共振干涉法等，现场海水声速测量大多采用脉冲法。脉冲声速仪体积较大、保密性差、使用不便，而且测量精度受到脉冲宽度限制。

                           发明内容

本实用新型推出一种利用定程共振干涉法的新型海水声速仪，通过在石英晶体换能器与反射玻璃镜构成的声学谐振腔内产生超声驻波，实现现场海水声速测量。

海水声速仪测量原理为：压电换能器产生的超声波在谐振腔内的海水中传播时，在满足共振条件f_m＝mλ/2的频率上(式中f_m是共振频率；m＝1，2，3---；λ是超声波长)，直达波与反射波干涉，产生共振，形成驻波。在这些频率点上，驱动压电换能器的扫频信号电压被强烈吸收，产生一系列吸收峰，相邻吸收峰之间的频率间隔Δf＝f_m-f_m-1由海水声速v和换能器发射界面与声波反射界面之间的距离d决定，被测海水的声速由下式给出：v＝2dΔf。

本实用新型所涉及的海水声速仪由水下探头和水上计算机两部分组成。水下探头由直径不同的上下两个圆柱体构成。上圆柱体直径较大，由顶部的端盖、底部的固定板和环绕四周的套筒构成。端盖中部有水密电缆插座。端盖和固定板之间设置电路板。水下探头的下圆柱体直径较小，为带有通水孔的谐振腔体。通水孔位于谐振腔体的中部，呈中空状长方体，与外界相通，海水可以在通水孔中自由流动。通水孔上方是安装在固定板上的石英晶体压电换能器，下面有玻璃反射镜。石英晶体压电换能器、玻璃反射镜和通水孔构成声学谐振腔。信号线把压电换能器和扫频信号发生器与控制电路连接起来，并通过电缆与水上计算机连接。

海水声速仪进行海上测量时，扫频电路发出的信号驱动石英晶体压电换能器向通水孔的海水中发射超声波，超声波经玻璃镜反射，沿原路返回，在谐振腔内产生驻波。与此同时，水上计算机就显示出海水的声速值。

本实用新型所涉及的海水声速仪体积小、重量轻、测量快速、适用于各种水体，测量中不辐射任何声波，具有很好的保密性。它可以安装于水下载体随时进行海水环境声速测量，也可以定点系留海水中长时间测量某一区域海水声速变化，对水下通讯有重要意义。

                            附图说明

图1为海水声速仪水下探头结构图。图中，1-电缆插座；2-端盖；3-套筒；4-电路板；5-固定板；6-谐振腔体；7-反射玻璃镜；8-通水孔；9-石英晶体压电换能器。

                          具体实施方式

现结合附图对本实用新型的具体实施方式予以描述。如图1所示，端盖2、固定板5和套筒3构成水下探头的上圆柱体，其结合部分都是水密的。端盖2上有水密电缆插座1。谐振腔体6为水下探头的下圆柱体，谐振腔体6中部有通水孔8。通水孔顶部有压电换能器9，底部有反射玻璃镜7，石英晶体压电换能器9发射界面的中心点和反射玻璃镜7中心点在同一条垂线上。石英晶体压电换能器9用水密圈固定在固定板5上。

Claims (2)

1、一种海水声速仪，包括水下探头和水上计算机两部分，其特征在于水下探头由直径不同的上下两个圆柱体固定连接而成，上圆柱体由顶部的端盖(2)、底部的固定板(5)和环绕端盖(2)与固定板(5)的套筒(3)构成，下圆柱体是带有长方体中孔通水孔(8)的谐振腔体(6)。

2、按照权利要求1所述的海水声速仪，其特征在于水下探头下圆柱体的通水孔(8)顶部有石英晶体压电换能器(9)，底部有反射玻璃镜(7)，石英晶体压电换能器(9)发射界面的中心点与反射玻璃镜(7)中心点在同一条垂线上。

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